KR100358013B1 - Molten metal plating bath immersion roll - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아연욕에 대한 내식성이 우수한 산화물코팅을 용융아연 도금 롤에 코팅함에 있어 내마모성이 우수한 Al2O3를 기본 성분으로 하면서 내열충격성 및 내충격성을 보완하기 위하여 ZrO2를 첨가하여 코팅층을 형성한 용융금속 침지롤에 관한 것으로, 도금용 용융금속에 대하여 내식성 및 내부착성을 갖는 용사피막을 형성한 용융금속 도금욕 침지 롤에 있어 용사피막이 ZrO2가 10%이상 40%이하의 함량으로 포함된 Al2O3를 사용하고, 메트릭스가 Al2O3_ZrO2의 형태로 합금화된 상태이며, 그 속에 Al2O3가 입자상으로 분산되어 있도록 하여서 된 것이다.The present invention forms a coating layer by adding ZrO 2 to supplement the thermal shock resistance and impact resistance with Al 2 O 3 having excellent abrasion resistance as a basic component in coating an oxide coating having excellent corrosion resistance to a zinc bath on a hot dip galvanizing roll. A molten metal immersion roll comprising a thermal spray coating comprising a ZrO 2 content of 10% or more and 40% or less in a molten metal plating bath immersion roll having a thermal spray coating having corrosion resistance and adhesion to a molten metal for plating. using the Al 2 O 3, and the matrix is an alloy in the form of Al 2 O ZrO 2 3_ conditions, will allow the hayeoseo in that the Al 2 O 3 is dispersed in particle form.
Description
본 발명은 용융아연도금 공정에 사용되는 부재중에서 아연욕조 내부에 담겨져 사용되는 롤(싱크 롤, 스테빌라이징 롤) 및 지지대등의 부재의 용융아연욕에 대한 내식성을 증대시키기 위한 용융금속 도금욕 침지롤에 관한 것이다.The present invention is a molten metal plating bath immersion roll for increasing the corrosion resistance to the molten zinc bath of the members (such as sink rolls, stabilizing rolls) and the support used in the zinc bath among the members used in the hot dip galvanizing process It is about.
용융아연도금은 적당한 온도로 가열된 강판이 용융아연욕에 담겨졌다가 나오면서 강판의 표면에 아연이 부착됨으로써 아연을 강판에 코팅하는 것이다. 이 과정에서 강판의 이동방향을 바꾸고 가이드 하기 위하여 아연욕 내부에는 통상적으로 싱크 롤 1개와 2개의 스테빌라이징 롤이 설치되어 있다.Hot-dip galvanizing is a coating of zinc on a steel plate by adhering zinc to the surface of the steel sheet while the steel sheet heated to a suitable temperature is immersed in the molten zinc bath. In this process, one sink roll and two stabilizing rolls are usually installed inside the zinc bath to change and guide the moving direction of the steel sheet.
이 싱크 롤과 스테빌라이징 롤들의 재질은 대개 스테인레스강이 사용되는데, 롤의 표면이 용융아연에 의하여 부식이 심하게 일어나 제품의 표면에 결함을 만드는 원인이 되므로 롤의 표면을 깨끗하게 유지하고, 롤의 수명을 연장하기 위하여 WC-CO 계의 코팅이 많이 사용되고 있다.(US5,316,859)Stainless steel is generally used for the sink rolls and stabilizing rolls, and the surface of the rolls is heavily corroded by molten zinc, causing defects on the surface of the product. WC-CO-based coatings are widely used to extend the temperature (US5,316,859).
그러나 WC-CO 코팅은 성분중의 바인더 역할을 하는 Co성분이 용융아연에 의하여 침식을 당하기 때문에 아연욕에서의 사용시간이 길어지면 아연욕 중의 아연과 알루미늄이 코팅층 내부로 침식해 들어가 코팅층을 열화시킨다.However, in the WC-CO coating, since the Co component, which acts as a binder, is eroded by molten zinc, zinc and aluminum in the zinc bath erode into the coating layer when the use time in the zinc bath becomes long, thereby deteriorating the coating layer. .
이러한 열화가 계속 진행되는 상태에서 계속 사용하면 결국에는 코팅층이 모두 용손되고, 스테인레스강인 모재에 까지 침식이 일어나게 된다. 코팅층이 완전히 침식이 되기 이전이라도 코팅층 내부에 아연이 침식하게 되면 코팅층의 특성이 바뀌어 아연욕 내부에 떠 다니는 드로스인 Fe2Al5입자가 표면에 부착성장하여 도금강판의 표면결함을 유발하는 요인이 되기 때문에 대략 50-60일을 사용한 후 롤 코팅층을 벗겨내고 다시 코팅하여 사용한다.If this deterioration continues to be used continuously, eventually the coating layers are all melted and erosion occurs even in the base metal, which is stainless steel. Even when the coating layer is completely eroded, if zinc is eroded inside the coating layer, the characteristics of the coating layer change, causing the Fe 2 Al 5 particles, which are floating in the zinc bath, to adhere to the surface and cause surface defects in the coated steel sheet. Because of this, after using about 50-60 days, peel off the roll coating layer and re-coated to use.
이러한 코팅의 한계를 극복하기 위하여 최근에는 산화물계 코팅을 사용하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 그러나 산화물인 경우에는 열팽창계수가 롤의 재질인 스테인레스강과 차이가 크기 때문에 공지기술(특개평7-258818)에서는 산화물 코팅층의 내부 기공도를 6-15%로 조절하여 열팽창계수가 8×10-6∼15×10-6이 되도록 조절하여 코팅하는 방법을 제안하고 있다.In recent years, attempts have been made to use oxide-based coatings to overcome the limitations of such coatings. However, if the oxide has a thermal expansion coefficient of stainless steel known since the material difference between the size of the roll technology (Patent Application Laid-Open No. 7-258818) by adjusting the internal porosity of the oxide coating layer by 6-15% thermal expansion coefficient of 8 × 10 -6 The method of coating by adjusting to be -15x10 <-6> is proposed.
그러나 산화물 코팅층의 열팽창계수를 크게 하기 위하여 코팅층의 기공을 10% 이상으로 크게 하는 경우에 도 1에서 보여주는 바와 같이 코팅층의 기공을 따라서 용융아연이 침투하여 코팅층을 파괴시키기 때문에 코팅된 롤을 장시간 사용할 수 없는 문제점이 있다.However, when the porosity of the coating layer is increased to 10% or more in order to increase the thermal expansion coefficient of the oxide coating layer, as shown in FIG. 1, molten zinc penetrates along the pores of the coating layer and destroys the coating layer. There is no problem.
또한 기공이 많아짐으로써 코팅층의 내마모성이 현저하게 저하되는 단점도있다.In addition, there are also disadvantages that the wear resistance of the coating layer is significantly lowered due to the increase of the pores.
그리고 코팅소재로 사용하는 산화물의 종류에 있어서는 Al2O3, Cr2O3, Zr02, CaO등을 고려할수 있다. 이들 산화물은 용융아연에 의해서 침식을 당하지 않는 공통적인 장점을 가지고 있다.In addition, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Zr0 2 , CaO, etc. may be considered in the type of oxide used as a coating material. These oxides have a common advantage of not being eroded by molten zinc.
그런데 롤 코팅으로서 갖추어야할 조건 중에 한 가지는 코팅층이 강판에 닿아서 사용되기 때문에 적정한 내마모특성을 갖추어야 한다. Zr02, CaO계 산화물은 공지기술(특개평 7-258818)과 같이 다른 산화물을 합금화하여 사용하더라도 내마모특성이 떨어지기 때문에 장기간 사용하기는 곤란하다.By the way, one of the conditions to be provided as a roll coating should have a proper wear resistance because the coating layer is used in contact with the steel sheet. ZrO 2 and CaO-based oxides are difficult to be used for a long time because they have poor wear resistance even when alloyed with other oxides as in the known art (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-258818).
그런데 Al2O3, Cr2O3은 내마모성은 뛰어나지만 특히 Cr2O3가 열충격에 약하여 430℃∼500℃의 고온의 아연욕에서 사용하기에는 부적합하다. Al2O3는Cr2O3보다는 비교적 내열충격성이 강하기 때문에 Al2O3를 도금욕 침지 롤의 코팅으로 사용하려는 시도들이 이루어지고 있다.By the way, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 is excellent in wear resistance, but Cr 2 O 3 is not suitable for use in a high-temperature zinc bath of 430 ℃ to 500 ℃ because it is weak to thermal shock. Since Al 2 O 3 has a relatively higher thermal shock resistance than Cr 2 O 3, attempts have been made to use Al 2 O 3 as a coating for the plating bath immersion roll.
그러나 Al2O3는 충격에 약하여 강판의 진동에 의한 충격으로 코팅층에 균열이 발생하여 박리될 위험성이 있어 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.However, Al 2 O 3 is weak in impact and is not widely used due to the risk of peeling due to cracking of the coating layer due to the impact of vibration of the steel sheet.
본 발명은 상기와 같은 제반문제점을 감안하여 이를 해소하기 위하여 발명한 것으로, 아연욕에 대한 내식성이 우수한 산화물코팅을 용융아연 도금 롤에 코팅함에 있어 내마모성이 우수한 Al2O3기본 성분으로 하면서 내열충격성 및 내충격성을 보완하기 위하여 ZrO2를 첨가하여 코팅층을 형성한 용융금속 침지롤을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems in consideration of the above problems, in the coating of an oxide coating having excellent corrosion resistance to zinc baths on a hot dip galvanized roll as Al 2 O 3 basic components with excellent wear resistance and thermal shock resistance And to provide a molten metal immersion roll to form a coating layer by adding ZrO 2 to supplement the impact resistance.
도 1은 기공도가 큰 산화물 코팅층이 용융아연에 의하여 침식당한 것을 보여주는 단면 조직사진Figure 1 is a cross-sectional texture showing that the oxide coating layer having a large porosity was eroded by molten zinc
도 2는 본 발명에 의한 용사코팅재의 단면을 보여주는 전자현미경사진Figure 2 is an electron micrograph showing a cross section of the thermal spray coating material according to the present invention
도 3은 JIS H8661에 의한 낙하구 충격시험방법을 나타낸 개념도3 is a conceptual diagram showing a dropping hole impact test method according to JIS H8661
도 4 a,b,c 는 충격시험한 시험편의 표면사진Figure 4 a, b, c is a photograph of the surface of the test piece subjected to the impact test
도 5 a,b,c는 용융아연욕에서 428시간 침지시험한 코팅시험편의 사진5 a, b, c is a photograph of the coating test specimen immersed in a molten zinc bath for 428 hours
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]
1 : 강철구 2 : 가이드 파이프1: steel ball 2: guide pipe
3 : 코팅시험편3: coating test piece
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 Al2O3입자가 코팅층내에 분산되어 있어 코팅층의 내마모성을 확보하고 Al2O3-ZrO2이 합금화된 형태로 메트릭스를 이루게 하는 코팅층을 형성한다.The present invention for achieving the above object is Al 2 O 3 particles are dispersed in the coating layer to ensure the wear resistance of the coating layer to form a coating layer to form a matrix in the alloyed form of Al 2 O 3 -ZrO 2 .
ZrO2함량은 그 양이 많아지면 내열층격성 및 내충격성이 향상되는 효과를 크게 할 수 있지만 너무 많아지면 내마모성이 저하되므로 40 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.The amount of ZrO 2 can increase the effect of improving the thermal layer resistance and the impact resistance when the amount thereof is increased. However, the ZrO 2 content is preferably 40% by weight or less since the wear resistance decreases.
반면에 너무적게 함유되면 내열충격성 및 내충격성 향상 효과가 작아지게 되므로 15 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.On the other hand, if the content is too small, the effect of improving the thermal shock resistance and the impact resistance becomes small, so it is preferable to set it as 15% by weight or more.
그리고 코팅층내의 기공을 10% 이내로 조절하여 아연욕이 기공을 따라서 침식하는 것을 방지하도록 한다. 그리고 좀 더 확실하게 코팅층의 내열충격성 및 내충격성을 확보하기 위하여 산화물 코팅층 아래에 Co금속합금층이나 Co합금층/Co합금+산화물층을 산화물 코팅층의 하부코팅층으로 형성할 수 있다.The pores in the coating layer are adjusted to within 10% to prevent the zinc bath from eroding along the pores. In order to more reliably ensure the thermal shock resistance and impact resistance of the coating layer, a Co metal alloy layer or a Co alloy layer / Co alloy + oxide layer may be formed under the oxide coating layer as a lower coating layer of the oxide coating layer.
금속코팅층을 사용하면 산화물 코팅층의 밀착력을 좀 더 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.The use of a metal coating layer can also obtain the effect of further improving the adhesion of the oxide coating layer.
금속합금층으로 Fe합금, 혹은 Ni합금을 사용할 수 있으나 Co합금이 용융아연에 대한 내식성이 우수하므로 Co합금을 사용하는 것이 좀 더 바람직하다.Fe alloy or Ni alloy may be used as the metal alloy layer, but Co alloy is more preferable because Co alloy has excellent corrosion resistance to molten zinc.
용융아연 도금 롤 코팅으로 WC-Co 혹은 산화물 코팅등 어떠한 코팅을 사용하던지 통상적으로 코팅층 내부의 기공을 메워주는 봉공처리를 통상적으로 실시하고 있으므로 본 발명에 의한 산화물 코팅도 봉공처리를 하여 사용하는 것이 바람직하다.Whatever coating such as WC-Co or oxide coating is used for hot-dip galvanizing roll coating, the sealing is usually performed to fill the pores in the coating layer. Therefore, the oxide coating according to the present invention is preferably used as the sealing. Do.
일반적으로 행해지고 있는 봉공처리 방법은 크롬산, 인산, 무수규산, 보릭산등을 물이나 알코올로 적당히 희석한 후에 붓으로 칠하거나 스프레이 처리하여 액체상태에서 기공내부로 침투시킨 후에 상온에서 건조하거나 150∼500℃의 온도로 가열하여 소성열처리하여 코팅내의 기공에 Cr2O3, P2O5, SiO2, B2O5등의 산화물이 형성되게 하여 기공을 메워주고 있다.In general, the sealing process is performed by appropriately diluting chromic acid, phosphoric acid, silicic anhydride, boric acid, etc. with water or alcohol, and then painting or spraying it with a brush to infiltrate the pores in a liquid state, and then drying at room temperature or 150 to 500 It is heated to a temperature of ℃ and calcined heat treatment to form oxides such as Cr 2 O 3 , P 2 O 5 , SiO 2 , B 2 O 5 in the pores in the coating to fill the pores.
때로는 콜리이달 실리카와 같이 처음부터 미세한 산화물이 분산된 용액을 사용하여 처리하기도 한다. 최근에는 용융아연이나 드로스가 코팅에 잘 부착되지 않게 하기 위하여 BN분말에 무기바인더 혹은 유기바인더를 첨가한 용액을 페인트처리하여 사용하기도 한다.Sometimes it is treated with a solution of fine oxides dispersed from scratch, such as collidal silica. Recently, in order to prevent the molten zinc or dross from adhering to the coating, a solution in which an inorganic binder or an organic binder is added to the BN powder is used as a paint treatment.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
<실시예><Example>
본 발명의 효과를 비교하기 위하여 하기 표에 나타낸 바와 같이 여러 종류의 산화물을 코팅하여 특성을 비교하였다.In order to compare the effects of the present invention, as shown in the following table, various types of oxides were coated to compare properties.
모든 코팅의 기지금속으로는 도금욕 침지롤과 화학성분이 유산한 Fe-Cr계 합금인 STS410판재를 사용하였다.As the base metals of all coatings, STS410 plate, which is a Fe-Cr alloy with aborted plating bath and chemical components, was used.
코팅의 내마모성은 JIS H8503 에 규정된 방법에 따라서 실시하였으며 표 1에서20*라고 표시한 것은 20회까지의 열충격시험에서도 코팅층에 손상이 발생하지 않는 것을 의미한다.The abrasion resistance of the coating was carried out according to the method specified in JIS H8503, and marked 20 * in Table 1 means that no damage was caused to the coating layer even after 20 thermal shock tests.
[표 1]TABLE 1
상기 표 1에 나타낸 바와같이 ZrO2코팅은 내열충격성이 우수하여 20회의 열충격시험 후에 코팅층의 손상은 발견되지 않았지만 내마모성은 비교재 중에서 가장 떨어지는 특성을 나타내었다.As shown in Table 1, the ZrO 2 coating has excellent thermal shock resistance, but after 20 thermal shock tests, no damage to the coating layer was found, but the wear resistance showed the lowest property among the comparative materials.
반면에 Cr2O3, Al2O3코팅은 내마모성은 우수한 특성을 보였으나 내열충격성이 약하여 용융아연 도금롤 코팅으로는 부적합한 것으로 판단된다. 따라서 이와 같이 양립되는 코팅의 특성을 상호 보완하기 위하여 Al2O3에 첨가되는 ZrO2의 양을 10%이상 40%이하로 하는 것이 바람직하다.On the other hand, Cr 2 O 3 and Al 2 O 3 coatings showed excellent wear resistance but were not suitable for hot dip galvanizing roll coating due to their low thermal shock resistance. Therefore, in order to complement the characteristics of the compatible coating as described above, it is preferable to make the amount of ZrO 2 added to Al 2 O 3 to 10% or more and 40% or less.
이와같이 Al2O3에 ZrO2를 첨가함으로써 내열충격성과 내마모성을 동시에 얻기 위해서는 도 2의 사진에 나타낸 바와같이 Al2O3에 ZrO2가 합금화된 메트릭스 중에 Al2O3입자가 고르게 분산되어 분말을 사용하여 용사코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.In order to obtain in this manner the thermal shock resistance and wear resistance by the addition of ZrO 2 to Al 2 O 3 at the same time is an Al 2 O 3 particles evenly dispersed powder in the alloy making the matrix ZrO 2 to Al 2 O 3 as shown in the photograph of FIG. 2 It is preferable to form a sprayed coating layer by using.
이렇게 함으로써 Al2O3입자의 분산으로 인하여 내마모성을 확보할 수 있고 ZrO2가 Al2O3에 합금화됨으로써 Al2O3의 내열충격성을 보완하는 효과를 얻을 수 있다.In this way, due to the dispersion of Al 2 O 3 particles to secure the wear resistance and the alloying in the ZrO 2 Al 2 O 3 whereby it is possible to obtain an effect of complementing the thermal shock resistance of the Al 2 O 3.
코팅층의 기공도에 있어서는 비교재 9와 같이 10% 이상으로 되는 경우에 내마모성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있으며 도 1의 사진에서 모여주는 바와 같이 용융아연이 코팅층의 내부로 침투하여 코팅층이 파손될 위험성이 있다.In the porosity of the coating layer, there is a problem in that the wear resistance is remarkably inferior when it becomes 10% or more as in Comparative Material 9, and there is a risk that the molten zinc penetrates into the coating layer and the coating layer is broken as shown in the photograph of FIG. .
도 1의 사진은 기공도 12%인 코팅시험편을 실재의 용융아연욕에 55일간 침지시험한 후 코팅층이 손상된 부위의 단면 사진을 촬영한 것이다.The photograph of FIG. 1 is a 55-minute immersion test of a coating test piece having a porosity of 12% in a real molten zinc bath, and a cross-sectional photograph of a damaged part of the coating layer is taken.
따라서 산화물 코팅층의 기공도는 10% 이내로 조절하는 것이 바람직하다.Therefore, the porosity of the oxide coating layer is preferably adjusted within 10%.
본 발명재를 구성하는 산화물 소재에 있어 Al2O3,ZrO2이외에 Cr2O3Fe203등의 불순물이 제조공정상 불가결하게 첨가될 수 있으나 이들 불순물의 총량의 3%를 넘지 않는 이상 크게 영향을 미치지 않는다.In the oxide material constituting the present invention , impurities such as Cr 2 O 3 Fe 2 0 3 may be indispensable in the manufacturing process in addition to Al 2 O 3 and ZrO 2 , but they do not exceed 3% of the total amount of these impurities. Does not affect
산화물코팅을 용융아연욕 도금롤의 코팅으로 사용하는 경우에 내열충격이나 기타 기계적 충격에 대한 저항성을 크게 하기 위해서는 산화물 코팅층의 아래에 금속으로 된 본드코팅이나 금속과 산화물이 혼합된 코팅층을 1개층 혹은 2개 층으로 형성시켜주는 것이 바람직하다.When oxide coating is used as a coating for a hot dip galvanizing roll, in order to increase resistance to thermal shock and other mechanical impacts, a metal bond coating or a coating layer containing a mixture of metal and oxide may be used under the oxide coating layer. It is preferable to form it in two layers.
실재로 고온의 조건에서 산화물 코팅을 사용할때는 대부분의 경우 이러한 하부 코팅을 한 후에 산화물코팅을 실시하고 있다.In fact, when the oxide coating is used under high temperature conditions, in most cases, the oxide coating is performed after the bottom coating.
따라서 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 이러한 하부코팅을 한 경우의 특성을 시험하였다.Therefore, as shown in Table 2, the characteristics of the case of the lower coating was tested.
[표 2]TABLE 2
코팅층은 2개의 층 혹은 3개의 층으로 코팅하였는데, 1번층은 Co기 합금에 Al2O3가 10% 첨가된 코팅층으로 그 두께는 시편별로 약간의 차이가 있지만 80 ∼ 120㎛로 하였다.The coating layer was coated with two or three layers. The first layer was a coating layer containing 10% Al 2 O 3 added to the Co-based alloy.
이 층은 Al2O3의 첨가없이 금속만으로 코팅하여도 무방하다. 1 번층이 있는 경우와 없는 경우를 비교하기 위하여 같은 두께에 대하여 2가지를 코팅을 모두 비교하였다.This layer may be coated with only metal without addition of Al 2 O 3 . Both coatings were compared for the same thickness to compare with and without first layer.
2번째 층은 Co기 합금에 Al2O3-25%ZrO2를 50%혼합한 분말로 코팅하였다. 코팅층의 두께는 120 ∼ 170㎛로 하였다. 2번층의 경우에는 필요에 따라서 산화물의 양을 20 ∼ 60% 정도로 조절하여도 무방하다.The second layer was coated with a powder mixture of Al 2 O 3- 25% ZrO 2 to the Co-based alloy and 50%. The thickness of the coating layer was 120-170 micrometers. In the case of the second layer, the amount of oxide may be adjusted to about 20 to 60% as necessary.
최종 산화물코팅층의 조성은 Al2O3-25%ZrO2으로 하였으며 표 2의 코팅두께에 나타낸 두께는 산화물로만 이루어진 최종 코팅층의 두께를 의미한다.The composition of the final oxide coating layer was as Al 2 O 3- 25% ZrO 2 and a thickness shown in Table 2. The thickness of the coating refers to the thickness of the final coating layer in pure oxide.
이와같이 산화물 코팅층의 아래에 하부코팅층을 처리하면 내열충격성과 기계적충격에 대한 저항성을 향상시킬 수 있으므로 표 2에 나타낸 모든 시험편에 대하여 열충격시험과 기계적 충격시험을 실시하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.Thus, by treating the lower coating layer under the oxide coating layer can improve the thermal shock resistance and mechanical shock resistance, the thermal shock test and mechanical impact test were performed on all the specimens shown in Table 2 and the results are shown in Table 2.
열충격시험은 앞의 표 1의 결과를 설명할 때와 동일한 방법으로 실시하였다. 내열충격 시험을 실시한 결과 표 2의 어떠한 코팅도 20회의 열충격시험을 통하여 코팅층의 손상이 관찰되지 않았다. 하부코팅처리하지 않은 표 1의 코팅에 비하여 내열충격성이 향상되었음을 알 수 있다.Thermal shock test was carried out in the same manner as described in the previous Table 1. As a result of conducting the heat shock test, no damage to the coating layer was observed through 20 heat shock tests of any of the coatings in Table 2. It can be seen that the thermal shock resistance is improved compared to the coating of Table 1 without the bottom coating.
코팅의 내충격성 시험을 위하여 JIS H8661에 규정된 시험법을 사용하였는데, 도 3은 시험방법을 보여주는 도면이다. 지름 40mm 인 강철구(1)를 코팅시험편(3)으로부터 1000mm의 높이에서 떨어뜨려서 코팅시험편에 균열이 생기거나 코팅층의 일부가 떨어지는 손상이 생길 때까지 충격을 주어 충격횟수를 비교하여 평가하였다.For the impact resistance test of the coating was used a test method specified in JIS H8661, Figure 3 is a view showing the test method. The steel balls 1 having a diameter of 40 mm were dropped from the coating test piece 3 at a height of 1000 mm, and the impacts were evaluated by comparing the number of impacts by giving an impact until the coating test piece was cracked or a part of the coating layer was damaged.
Al2O3코팅이 도금롤 코팅으로 사용되지 못하고 있는 가장 큰 이유는 강판의 진동으로 인한 충격으로 코팅층에 균열이 형성되는 문제점 때문이다. 따라서 이 시험의 결과는 대단히 중요한 의미를 가진다.The biggest reason why Al 2 O 3 coating is not used as the coating roll coating is that cracks are formed in the coating layer due to the vibration caused by the vibration of the steel sheet. The results of this test are therefore of great significance.
비교재 13,14의 경우는 코팅층의 두께를 100㎛로 하고 2번층의 코팅만 한 경우인데, 각각 3,8회만에 코팅층에 균열이 발생하였다. 발명재 17,18,21,22와 같이 산화물 코팅층의 두께를 200,300㎛로 한 경우에는 20회 이상의 충격에도 견디는 결과를 나타내었다.In the case of Comparative Materials 13 and 14, the thickness of the coating layer was 100 μm, and only the second layer was coated. Cracks occurred in the coating layer only after 3 and 8 times, respectively. When the thickness of the oxide coating layer was set to 200,300 µm as inventive materials 17, 18, 21, and 22, the result was more than 20 impacts.
이와 같이 코팅층의 두께가 두꺼워지면 내충격성이 향상되는 것은 코팅층 자체가 어느 정도 충격을 흡수하는 효과가 있기 때문으로 생각된다. 코팅층의 두께를 100㎛로 한 경우에도 2번층과 1번층을 모두 코팅한 발명재 15,16의 경우에는 20회 이상의 충격에도 견디었다.Thus, when the thickness of the coating layer is thick, the impact resistance is improved because the coating layer itself has an effect of absorbing a shock to some extent. Even when the thickness of the coating layer was 100 μm, in the case of the inventive materials 15 and 16 coated with both the second and the first layers, the apparatus withstands 20 or more impacts.
이러한 결과로 보아 산화물 코팅층의 두께는 100㎛이상으로 하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.In view of these results, it is considered that the thickness of the oxide coating layer is preferably 100 µm or more.
그러나 코팅층의 잔류응력의 축적이 과다해져서 코팅층의 박리가 일어날 위험성이 커지므로 바람직하지 못하다.However, since the accumulation of residual stress in the coating layer becomes excessive, the risk of peeling of the coating layer increases, which is not preferable.
코팅층의 기동도는 8.0∼9.5%인 경우가 2.5∼4.0%인 경우에 비하여 내충격성이 약간 좋은 경향을 보이고 있는데 이것은 코팅층의 내부기공이 어느 정도까지 존재하는 경우에 충격을 완화하는 효과를 내는 것으로 보인다.The starting degree of the coating layer tends to be slightly better in impact resistance than in the case of 8.0 to 9.5% in the case of 2.5 to 4.0%. This is to reduce the impact when the internal pores of the coating layer exist to some extent. see.
그러나 기공도가 10%이상이 되는 경우에는 도 1에 나타낸 바와 같이 용융아연이 침식할 수 있는 위험성이 있으므로 바람직하지 못하다. 발명재 26의경우는 산화물층을 두 가지 조건으로 하여 기공도를 3%로 작게하여 150㎛올리고 그 위에 다시 기공도를 9%하여 150㎛두께로 코팅층을 형성하였다.However, if the porosity is 10% or more, as shown in FIG. In the case of the inventive material 26, the porosity was reduced to 3% by 150 μm under the two conditions of the oxide layer, and the coating layer was formed to be 150 μm thick by further increasing the porosity by 9%.
이렇게 함으로써 기공도가 낮은 코팅층으로 용융아연의 침투를 확실하게 방지하면서 기공도가 다소 높은 코팅으로 내충격성을 향상시키는 효과를 얻었다.In this way, while the penetration of the molten zinc to the coating layer having a low porosity is reliably prevented, the impact resistance is improved by a coating having a somewhat high porosity.
도 4는 비교재 14(b) 발명재 26(c)의 볼 충격시험후의 표면 형상을 보여주는 사진이다. 비교재 14는 충격 받은 하단부에 균열이 형성된 모양이 관찰되고 있으며 발명재26은 볼 충격 받은 흔적의하단부에 약간 희게 보이는 부위가 코팅입자의일부가 떨어져 나간 곳이다.Figure 4 is a photograph showing the surface shape after the ball impact test of Comparative Material 14 (b) Invention Material 26 (c). Comparative material 14 is observed that the cracks formed on the lower end of the impact, and the invention material 26 is a part of the coating particles is a part that appears slightly white at the lower end of the ball shock trace.
도 4(a)사진은 현재 도금 롤 코팅재로 가장 많이 사용되고 있는 WC-12%Co코팅을 50회 충격시험한 후의 사진으로 충격부 하단에 균열이 형성되어 있음을 알 수 있다.Figure 4 (a) is a photograph after the impact test 50 times the WC-12% Co coating, which is currently the most used as a coating roll coating material, it can be seen that the crack is formed at the bottom of the impact portion.
종래의 코팅이 50회 까지의 충격에 견디는 반면에 본 발명에 의한 코팅의 경우 최고 35회의 충격에만 견디어 내충격성이 다소 떨어지지만 종래의 코팅은 도금롤 보다 훨씬 충격을 많이 받는 부위에도 사용되는 코팅이므로 20회 정도 이상의 충격 횟수에만 견디면 도금롤의 코팅으로 사용하는데는 문제가 없다.While the conventional coating withstands up to 50 impacts, the coating according to the present invention suffers only a small impact resistance up to 35 impacts, but the conventional coating is a coating that is also used for a much more impacted area than the plating roll. If it withstands only 20 or more impact times, there is no problem to use it as a coating of the plating roll.
도 5는 지름 16mm, 길이 16㎝의 스테인레스봉에 WC-12%Co코팅한 후 크롬산을 이용하여 봉공처리한 시편(a)와 본 발명재 24(b) 및 본 발명재 24에 BN이 첨가된 페인트를 이용하여 후처리한 시험편(c)을 460℃로 유지된 용융아연에 428시간 침지한 후 시험편을 꺼내어 표면을 관찰한 것이다.5 is a BN was added to the specimen (a) and the present invention material 24 (b) and the present invention material 24 (C) after the WC-12% Co coating on a stainless rod of 16mm diameter, 16cm in length and then sealed with chromic acid. After the test piece (c) treated with paint was immersed in molten zinc maintained at 460 ° C. for 428 hours, the test piece was taken out and the surface was observed.
본 발명재 24인 (b)의 경우에는 시험편을 꺼낼 때 시험편의 끝에만 아연이 약간 부착된 형상인데, 단면을 관찰한 결과 코팅층은 전혀 손상되지 않은 것을 확인하였다, (c)와 같이 본 발명재의 표면에 봉공처리와 같은 후 처리를 적절히 하면 아연이 전혀 부착되지 않게 되므로 본 발명의 효과를 극대화할 수 있다.In the case of (b) of the present invention material 24, zinc was only slightly attached to the tip of the test piece when the test piece was taken out. As a result of observing the cross section, it was confirmed that the coating layer was not damaged at all. If the post-treatment, such as sealing is properly applied to the surface is not attached to zinc at all can maximize the effect of the present invention.
본 발명재는 도금롤 뿐만 아니라 용융아연욕에 침지되어 사용되는 스테인레스 재질의 지지대 등의 부재에도 코팅처리함으로써 수명향상 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명재는 용융 알루미늄에 대한 내침식성도 우수하므로 용융아연 도금욕 뿐만 아니라 아연 알루미늄 합금 도금욕이나 알루미늄 도금욕 등에서의 침지롤 및 기타 침지부재에 코팅하여 사용할 수 있다.The present invention can obtain a life improvement effect by coating not only the plating roll but also a member such as a stainless steel support used by being immersed in the molten zinc bath. In addition, the present invention is also excellent in corrosion resistance to molten aluminum, and can be used by coating on immersion rolls and other immersion members in zinc aluminum alloy plating bath or aluminum plating bath as well as molten zinc plating bath.
이상과 같은 본 발명은 아연욕에 대한 내식성이 우수한 산화물코팅을 용융아연 도금 롤에 코팅함에 있어 내마모성이 우수한 Al2O3기본 성분으로 하면서 내열충격성 및 내충격성을 보완하기 위하여 ZrO2를 첨가하여 코팅층을 형성한 용융금속 침지롤을 제공할수 있는 효과가 있다.The present invention as described above is a coating layer by adding ZrO 2 in order to supplement the thermal shock resistance and impact resistance to the Al 2 O 3 basic components having excellent wear resistance in coating the oxide coating excellent corrosion resistance to the zinc bath on the molten zinc plating roll There is an effect that can provide a molten metal immersion roll formed.
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